水稻施肥指标体系研究与应用

1贵州省科技重大专项：主要农作物测土配方施肥技术集成与转化应用结题报告之一贵州省水稻施肥指标体系研究与应用施肥指标体系建设课题组二一 年六月2目 录1 引言 41.1 贵州省基本情况 41.2 研究的目的意义 42 研究区域概况 53 研究内容、研究方法及技术路线 63.1 研究内容 63.1.1 土壤养分丰缺指标的确定 63.1.2 建立主要作物的肥料效应函数及施肥模型 73.1.3 肥料多点试验的聚类研究 73.1.4 主要农作物施肥参数的确定 73.1.5 预期研究目标 73.2 研究方法 83.3 技术路线 114 结果分析 114.1 “3414”肥效试验回归分析 114.2 单位产量养分吸收量分析 154.3 化肥利用率分析 174.4 基础地力产量与目标产量回归分析 194.5 不同土壤类型的土壤养分校正系数的分析 2134.6 不同土壤类型的生产能力分析 224.7 土壤全氮、有效磷、速效钾养分的丰缺评价指标分析 244.8 水稻肥料运筹方案 264.9 同田对比试验结果分析 274.10 推荐配方目标产量与实际产量拟合度验证 294.11 测土配方施肥应用实例 302.12 水稻施肥 “大配方 ”的确定 334.13 水稻施肥指标体系大面积推广应用情况 355 研究结论 356 技术创新点 377 人才培养及论文发表情况（略） 374贵州省水稻施肥指标体系研究与应用1 引言1.1 贵州省基本情况贵州地处云贵高原东部的斜坡地带，境内山地、高原、丘陵遍布全省，各地地势高低悬殊、地貌类型复杂、热量和水分受其影响重新分配，从而带来气候、土壤、生物条件的悬殊，具有典型的立体农业特点，形成“一山有四季,十里不同天“的气候特征，加上地质结构和岩性的差别，造成了土壤类型复杂多变，耕地破碎，耕作条件恶劣。统计资料表明，贵州省耕地面积 2771.5 万亩，地貌类型有山地、山原、丘陵、台地、盆地等，海拔高度从 137 米（都柳江河谷出省处）2903 米（韭菜坪） ，降雨量 8541400 毫米，成土母质有砂岩、泥页岩、砂页岩、玄武岩、变余砂岩、板岩、第四纪红色粘土、碳酸盐岩等等。特殊的自然因素使耕地土壤的发育不尽相同，形成了红壤、黄壤、黄棕壤、棕壤、石灰土、紫色土、水稻土等土壤类型。1.2 研究的目的意义水稻是贵州省最主要的粮食作物，其种植面积和总产量历来居各项粮食作物的首位，全省约有 70%以上的人口以稻米为主食。由于气候条件和地形地貌千差万别、土壤类型复杂多变、各地农业生产水平和条件存在较大差异，加上贵州省农民的种植技术参差不齐，给大面积的测土配方施肥指导带来了极大的不便。本研究旨在贵州省上述复杂条件下确定本土化的水稻施肥技术参数，建立专家水稻施肥咨询系统，实现水稻种植技术的大面积集成转化应用，以期提5高稻谷生产水平与效益，促进全省粮食总量的增长和稻区农民增收，改善人民群众生活，保障全省粮食安全。2 研究区域概况本研究在贵州省黔西、遵义、桐梓、正安、黄平、开阳、思南、西秀、织金、瓮安、兴义、余庆、道真、务川、平坝、凯里、麻江、锦屏、都匀、平塘、安龙、金沙、松桃、铜仁、贞丰、兴仁、三都、惠水、三穗、黎平、从江、榕江、印江、石阡、修文等 35 个县（市、区）进行，涵盖了贵州省施肥分区中的-1 区、-2 区、-1 区、-2 区、-3 区、-4 区和-5 区等七个施肥亚区，土壤类型主要为红壤、黄红壤、黄壤、石灰土所发育的水稻土，项目区稻田面积占全省稻田面积的 84.5%，为贵州省的主要稻作区，代表了贵州省不同气候条件、不同种植制度下的水稻生产水平。根据对项目区农户施肥的调查，各施肥分区的农户习惯施肥存在一定的差异，各施肥分区农户施肥情况见表 1。表1 各施肥分区农户施肥情况汇总表产量(公斤/亩) 施肥量(公斤/亩) 氮磷钾施肥比例N P2O5 K2O施肥分区样本数(个)最高最低平均 变幅 平均 变幅 平均 变幅平均N:P2O5:K2O-1 52 657 318 473 6.515.0 12.2 2.810.5 5.1 0.06.0 2.8 1 0.42 0.23 -2 50 591 351 474 6.811.0 8.5 3.58.7 5.2 2.86.8 4.7 1 0.60 0.55 -1 55 559 229 407 7.714.4 10.9 1.67.0 3.9 0.07.1 2.6 1 0.36 0.24 -2 65 701 320 493 4.515.2 10.3 2.59.0 4.7 0.07.0 4.0 1 0.46 0.39 -3 61 655 293 485 4.015.2 9.5 1.47.5 5.6 0.06.0 4.0 1 0.59 0.42 -4 59 658 331 485 4.014.6 9.9 2.89.6 5.9 0.04.8 3.8 1 0.60 0.39 -5 46 691 317 465 4.713.5 12.0 3.69.2 5.4 1.25.0 3.0 1 0.45 0.25 6全省平均 388 701 293 476 4.015.2 10.1 1.410.5 5.2 0.07.1 3.7 1 0.51 0.37 项目区农户平均施氮最少的是-2 区，为 8.5 公斤/亩，最多的是-1 区，为 12.2 公斤/亩，项目区平均施氮 10.1 公斤/亩；项目区农户的磷肥施用变化不大，平均施磷最少的是-1 区，为 3.9 公斤/亩，最多的是-4 区，为 5.9公斤/亩，项目区平均施磷 5.2 公斤/亩；项目区农户的钾肥施用量较少，主要来源于复混肥中的钾，单质钾肥几乎不用，平均施钾最少的是-1 区，为 2.6公斤/亩，最多的是-2 区，为 4.7 公斤/亩，项目区平均施钾 3.7 公斤/亩。从水稻需肥特性和贵州省土壤养分含量分析，项目区农户施肥极不平衡，重氮轻钾，项目区的氮、磷、钾施用比例为：1：0.51：0.37。3 研究内容、研究方法及技术路线3.1 研究内容2007 年 2009 年 ， 在 贵 州 省 内 不 同 海 拔 （ 200m 1200m） 、 不 同 土 壤类 型 （ 红 壤 、 黄 壤 、 石 灰 土 、 紫 色 土 等 发 育 的 水 稻 土 ） 、 不 同 地 力 水 平（ 250 公 斤 /亩 450 公 斤 /亩 ） 实 施 水稻“3414”肥效试验 360 个，其中-1 区 32 个，-2 区 35 个、-1 区 34 个，-2 区 82 个，-3 区 105 个，-4 区 40 个，-5 区 32 个；实施肥 效 同 田 对 比 试 验 354 个 ， 其中-1 区 35个，-2 区 35 个、-1 区 35 个，-2 区 79 个，-3 区 110 个，-4 区 37个，-5 区 23 个。 测试试验基础土样 714 个，籽粒样 1865 个，茎叶样 1865个，共计 22340 个项次。3.1.1 土壤养分丰缺指标的确定实施的“3414”试验和进行的土壤、植株、籽粒分析化验，以相对产量765%、 75%、85%和 95%为临界指标，获得土壤全氮、有效磷、速效钾养分丰缺指标；依据相对产量：当相对产量65% ，土壤有效养分含量水平为“极低” ；当相对产量 65-75%，土壤养分含量水平“低” ； 当相对产量 75-85%，土壤养分水平为“适宜” ； 当相对产量 85-95%，土壤养分水平为“高” ； 当相对产量95%以上，土壤养分水平为“极高” ；进行土壤有效养分分级。3.1.2 建立主要作物的肥料效应函数及施肥模型应用“3414”试验结果，采取散点图的变化趋势、长期施肥经验和统计检验三种方法相结合的方式获取典型的施肥与产量关系数学模型，经统计检验（用方差分析对模型的拟合性作 F 检验）选模后，建立肥料效应函数模型。3.1.3 肥料多点试验的聚类研究 将 各 试 验 点 资 料 分 别 选 出 相 应 的 数 学 模 型 ， 配 置 效 应 方 程 ， 进 行 显 著 性 和拟 合 性 检 验 ， 将 肥 效 显 著 的 数 学 模 型 拟 合 性 好 的 挑 选 出 来 ； 经 确 定 归 类 的 级 差 ，配 制 综 合 效 应 方 程 ， 按 产 量 水 平 进 行 归 类 。3.1.4 主要农作物施肥参数的确定应用田间试验结果，确定目标产量、土壤肥力基础产量、单位经济产量养分吸收量、肥料利用率。3.1.5 预期研究目标确定不同施肥分区、不同产量水平的单位产量养分吸收量变幅范围；测算不同施肥分区、不同产量水平的氮、磷、钾肥料利用率；制定不同施肥分区、不同产量水平的肥料效应函数综合模型；制定空白产量与目标产量的线性回归方程；8根据专家经验确定不同土壤类型的生产能力；划分不同施肥分区的土壤全氮、有效磷、速效钾等养分的丰缺评价指标；制定不同土壤条件下的水稻肥料运筹方案。3.2 研究方法项目区在水稻施肥上主要存在以下问题：一是农户施肥不平衡，偏施、少施、盲目施肥等现象普遍存在；二是随着土壤养分的变异、水稻品种的改变和栽培管理措施的进步，原先使用的施肥参数主要为九十年代中期平衡配套施肥中总结的参数或全国平均综合参数，已不适应贵州省水稻现今的生产实际。针对上述问题，本研究拟在贵州省施肥分区框架下，以氮、磷、钾肥料三要素为研究目标，通过设置田间肥效试验、土壤和植株测试，探索不同施肥分区水稻的土壤基础供肥能力、单位经济产量养分吸收量、肥料利用率、土壤养分丰缺指标等施肥参数，为构建贵州省水稻施肥专家系统提供技术支撑，以期达到贵州省水稻增产增收的目的。2007 年 2009 年 ， 本 项 目 在 贵 州 省 内 不 同 海 拔 （ 200m 1200m） 、 不同 土 壤 类 型 （ 红 壤 、 黄 壤 、 石 灰 土 、 紫 色 土 等 发 育 的 水 稻 土 ） 、 不 同 地 力水 平 （ 250 公 斤 /亩 450 公 斤 /亩 ） ， 采 用 “3414”方 案 设 计 实 施 水 稻 肥 效试 验 。 “3414”是 指 氮 、 磷 、 钾 3 个 因 素 、 4 个 水 平 、 14 个 处 理 。 4 个 水 平的 含 义 ： 0 水 平 指 不 施 肥 ， 2 水 平 指 当 地 推 荐 施 肥 量 ， 1 水 平 （ 指 施 肥 不 足 ）=2 水 平 0.5， 3 水 平 （ 指 过 量 施 肥 ） =2 水 平 1.5。 试 验 处 理 见 表 2。该 方 案 可 应 用 14 个 处 理 进 行 氮 、 磷 、 钾 三 元 二 次 效 应 方 程 拟 合 ， 还 可分 别 进 行 氮 、 磷 、 钾 中 任 意 二 元 或 一 元 效 应 方 程 拟 合 。例 如 ： 进 行 氮 、 磷 二 元 效 应 方 程 拟 合 时 ， 可 选 用 处 理 2 7、 11、 12，求 得 在 以 K2水 平 为 基 础 的 氮 、 磷 二 元 二 次 效 应 方 程 ； 选 用 处 理92、 3、 6、 11 可 求 得 在 P2K2水 平 为 基 础 的 氮 肥 效 应 方 程 ； 选 用 处 理4、 5、 6、 7 可 求 得 在 N2K2水 平 为 基 础 的 磷 肥 效 应 方 程 ； 选 用 处 理6、 8、 9、 10 可 求 得 在 N2P2水 平 为 基 础 的 钾 肥 效 应 方 程 。 此 外 ， 通 过 处 理1， 可 以 获 得 基 础 地 力 产 量 ， 即 空 白 区 产 量 。表 2 试验处理试验编号 处理 N P K1 N0P0K0 0 0 02 N0P2K2 0 2 23 N1P2K2 1 2 24 N2P0K2 2 0 25 N2P1K2 2 1 26 N2P2K2 2 2 27 N2P3K2 2 3 28 N2P2K0 2 2 09 N2P2K1 2 2 110 N2P2K3 2 2 311 N3P2K2 3 2 212 N1P1K2 1 1 213 N1P2K1 1 2 114 N2P1K1 2 1 1试 验 收 集 了 土 壤 类 型 、 基 础 土 壤 理 化 性 状 、 海 拔 、 经 纬 度 、 水 稻 品 种 等基 础 数 据 ， 并 在 水 稻 收 割 时 采 取 处 理 1、 处 理 2、 处 理 4、 处 理 6、 处 理 8等 处 理 的 籽 粒 和 茎 叶 进 行 化 验 分 析 全 氮 、 全 磷 、 全 钾 。按照贵州省施肥分区规定，分区域汇总统计试验资料，以相对产量为分级指标，与相对应的基础土壤养分测试结果综合分析，获得土壤全氮、有效磷、10速效钾养分的丰缺指标；利用处理 6 籽粒和茎叶测试结果，分区域汇总分析单位产量养分吸收量；利用全肥区养分吸收总量和缺素区养分吸收总量之差测算各施肥分区的氮、磷、钾化肥利用率；利用肥效试验回归分析所得的最佳产量与空白产量（即处理 1）建立线性方程，分区域确定目标产量；分区域建立肥料效应函数综合模型。根据“3414”试验结果所获得的分区域单位产量养分吸收量、化肥利用率、空白产量和目标产量等施肥参数，利用下列公式计算施肥量，然后提出各区域不同地力产量水平